现代汽车前保险杠系统技术

汽车保险杠是一种安全装置，用来防护车身前后部结构，在碰撞时可以吸收能量，同时缓和外力作用。现代保险杠在保留原有保护功能的基础之上，同时追求与车身造型的和谐统一以及保险杠的轻量化。保险杠能够在碰撞时减少对行人的伤害，因此在行人保护领域起着重要的作用。

1.保险杠系统结构组成

汽车保险杠系统结构组成如图9－18所示，一般由蒙皮、吸能泡沫、支架、横梁四部分组成。蒙皮内部安装有吸能泡沫；吸能泡沫由吸能效果较好的吸能材料制成，在碰撞时可以吸收大部分的碰撞能量，是行人保护系统的主要元件；支架及其安装方式也都在吸能过程中具有相应作用，其中压溃式的支架安装方式在汽车中较为常用。

图9－18　汽车保险杠系统结构组成

1—蒙皮；2—支架；3—吸能泡沫；4—横梁。

2.保险杠系统的分类

保险杠按照功能可以分类为吸能式保险杠和不吸能式保险杠两种。吸能式保险杠按照缓冲吸能方式的不同可以分成三类:自身结构吸能式、液压缓冲吸能式和气腔吸能式；此外还有最新式的行人保护保险杠和安全气囊式保险杠。

1)普通式(自身结构吸能式)保险杠

自身结构吸能式保险杠是一种结构形式比较简单的保险杠，在普通轿车上应用较广。缓冲材料和支架是主要的吸能元件。缓冲材料有许多种，例如各种塑料、树脂等复合材料及蜂窝状材料等。通常缓冲材料的特性和结构决定了保险杠的缓冲性能高低。几种常见的自身结构吸能式保险杠如图9－19所示。

图9－19　几种常见的自身结构吸能式保险杠

1—保险杠；2—筒状能量吸收体；3，4，7—骨架；5—吸能泡沫；6—保险杠面板；8—蜂窝状能量吸收体。(www.xing528.com)

2)液压缓冲吸能式保险杠

液压缓冲吸能式保险杠的结构如图9－20所示，液压缓冲器通常作为保险杠的安装支架。保险杠横梁和活塞杆相连，活塞在活塞杆里面，左边有氮气，右边有机械油，活塞杆的右腔和缓冲液压缸内的机械油相通。当汽车与行人或者其他物体发生碰撞时，产生的碰撞力会通过受力件传到活塞，碰撞力的作用使油液通过小孔，同时受到小孔产生缓冲力的瞬间冲击，缓冲力将活塞向左推动，从而压缩氮气。这种保险杠利用液压油的节流力可以吸收大量的碰撞能量，工作稳定性强且效率高。碰撞结束后，原先被压缩的氮气重新膨胀，将活塞推回原来的位置，从而复位保险杠。

图9－20　液压缓冲吸能式保险杠的结构

1—横梁；2—横梁内侧加强件；3—氮气；4—活塞杆；5—浮动活塞；6—机械油；7—分流孔；8—缓冲缸及其支座。

3)气腔吸能式保险杠

气腔吸能式保险杠与普通保险杠的结构对比如图9－21所示。气腔吸能式保险杠的气腔位于横梁和外蒙皮之间，相当于缓冲区域。碰撞发生时，冲击力压缩气腔，从而影响外蒙皮的变形状态，增强其吸能性能。另外，保险杠的结构布置和气腔个数对其吸能特性也有相当大的影响。这种气腔吸能式保险杠与普通式的相比，能使车辆以15 km/h速度行驶时，发生40%的前部偏置碰撞的减速度有效降低。

图9－21　气腔吸能式保险杠与普通保险杠的结构对比

(a)普通式；(b)带气腔式

4)安全气囊式保险杠

安全气囊式保险杠是一种专门用于保护行人的被动安全装置，它能在汽车和行人发生正面碰撞的紧急状况下，使行人免受或减轻伤害。该装置由传感器、充气泵和气囊等部件组成，并组合装入保险杠内，在行人接触保险杠的瞬间，保险杠内藏推板快速下落，防止行人被撞倒卷入车底。同时，装在保险杠上的传感器被触发，点火回路导通，引燃充气泵内的固体燃料，燃料燃烧释放出大量的氮气，并达到接近1 000℃的高温。气体通过冷却器降温后，进入过滤器，经过滤后的清洁气体迅速充入内藏的楔状气囊，使其向前张开，托起被碰撞的行人。与此同时，保险杠两侧的翼状气囊充气后向两侧举升，防止行人滚落到公路上，并控制汽车实施紧急制动。